Πάρκινσον: Το πάγωμα είναι ένα από τα πιο κοινά και εξουθενωτικά συμπτώματα της νόσου του Πάρκινσον, μιας νευροεκφυλιστικής διαταραχής που επηρεάζει περισσότερους από 9 εκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως. Όταν τα άτομα με τη νόσο του Πάρκινσον παγώνουν, χάνουν ξαφνικά την ικανότητα να κινούν τα πόδια τους, συχνά στο μέσο του διασκελισμού, με αποτέλεσμα μια σειρά από βήματα τραυλισμού στακάτου που συντομεύονται έως ότου το άτομο σταματήσει τελείως. Αυτά τα επεισόδια είναι ένας από τους μεγαλύτερους παράγοντες που συμβάλλουν στις πτώσεις μεταξύ των ατόμων που ζουν με τη νόσο του Πάρκινσον.
Σήμερα, το πάγωμα αντιμετωπίζεται με μια σειρά από φαρμακολογικές, χειρουργικές ή συμπεριφορικές θεραπείες, καμία από τις οποίες δεν είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική. Τι θα γινόταν αν υπήρχε τρόπος να σταματήσετε εντελώς το πάγωμα; Ερευνητές από τη Σχολή Μηχανικής και Εφαρμοσμένων Επιστημών John A. Paulson του Χάρβαρντ (Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences) (SEAS) και το Κολέγιο Επιστημών Υγείας & Αποκατάστασης Sargent (Sargent College of Health & Rehabilitation Sciences) του Πανεπιστημίου της Βοστώνης χρησιμοποίησαν ένα μαλακό φορετό ρομπότ για να βοηθήσουν ένα άτομο που ζει με Πάρκινσον να περπατήσει χωρίς να παγώσει. Το ρομποτικό ένδυμα, που φοριέται γύρω από τους γοφούς και τους μηρούς, δίνει μια απαλή ώθηση στους γοφούς καθώς το πόδι ταλαντεύεται, βοηθώντας τον ασθενή να επιτύχει μεγαλύτερο βηματισμό. Η συσκευή εξάλειψε εντελώς το πάγωμα των συμμετεχόντων ενώ περπατούσαν σε εσωτερικούς χώρους, επιτρέποντάς τους να περπατήσουν πιο γρήγορα και πιο μακριά από ό,τι μπορούσαν χωρίς τη βοήθεια του ενδύματος. «Διαπιστώσαμε ότι μόνο μια μικρή μηχανική βοήθεια από τα μαλακά ρομποτικά ενδύματα μας παρείχε στιγμιαία αποτελέσματα και βελτίωσε σταθερά το περπάτημα σε μια σειρά συνθηκών για το άτομο στη μελέτη μας», δήλωσε ο Conor Walsh, καθηγητής Μηχανικής και Εφαρμοσμένων του Paul A. Maeder. Sciences στο SEAS και συν-αντίστοιχος συγγραφέας της μελέτης. Η έρευνα καταδεικνύει τις δυνατότητες της μαλακής ρομποτικής για τη θεραπεία αυτού του απογοητευτικού και δυνητικά επικίνδυνου συμπτώματος της νόσου του Πάρκινσον και θα μπορούσε να επιτρέψει στους ανθρώπους που ζουν με τη νόσο να ανακτήσουν όχι μόνο την κινητικότητά τους αλλά και την ανεξαρτησία τους. Η έρευνα δημοσιεύεται στο Nature Medicine. Για πάνω από μια δεκαετία, το Walsh’s Biodesign Lab στο SEAS αναπτύσσει υποστηρικτικές και αποκαταστατικές ρομποτικές τεχνολογίες για τη βελτίωση της κινητικότητας των ατόμων μετά από εγκεφαλικό και εκείνων που ζουν με ALS ή άλλες ασθένειες που επηρεάζουν την κινητικότητα. Κάποια από αυτή την τεχνολογία, ειδικά μια εξωφόρμα για επανεκπαίδευση βάδισης μετά το εγκεφαλικό, αδειοδοτήθηκε και διατέθηκε στο εμπόριο από τη ReWalk Robotics. Ερευνητές στο SEAS και στο Κολέγιο Επιστημών Υγείας & Αποκατάστασης Sargent του Πανεπιστημίου της Βοστώνης χρησιμοποίησαν ένα μαλακό φορετό ρομπότ για να βοηθήσουν ένα άτομο που ζει με Πάρκινσον να περπατήσει χωρίς να παγώσει. Το ρομποτικό ένδυμα, που φοριέται γύρω από τους γοφούς και τους μηρούς, δίνει μια απαλή ώθηση στους γοφούς καθώς το πόδι ταλαντεύεται, βοηθώντας τον ασθενή να επιτύχει μεγαλύτερο βηματισμό. Η έρευνα καταδεικνύει τις δυνατότητες της μαλακής ρομποτικής για τη θεραπεία ενός δυνητικά επικίνδυνου συμπτώματος της νόσου του Πάρκινσον και θα μπορούσε να επιτρέψει στους ανθρώπους που ζουν με τη νόσο να ανακτήσουν την κινητικότητα και την ανεξαρτησία τους. «Η αξιοποίηση μαλακών φορητών ρομπότ για την πρόληψη του παγώματος του βαδίσματος σε ασθενείς με Πάρκινσον απαιτούσε μια συνεργασία μεταξύ μηχανικών, επιστημόνων αποκατάστασης, φυσιοθεραπευτών, εμβιομηχανικών και σχεδιαστών ενδυμάτων», δήλωσε ο Walsh, η ομάδα του οποίου συνεργάστηκε στενά με αυτή του Terry Ellis, Καθηγητή και Τμήματος Φυσικής Θεραπείας, Προέδρου και Διευθυντή του Κέντρου Νευροαποκατάστασης στο Πανεπιστήμιο της Βοστώνης. Η ομάδα πέρασε έξι μήνες δουλεύοντας με έναν 73χρονο άνδρα με νόσο του Πάρκινσον, ο οποίος -παρά τη χρήση χειρουργικών και φαρμακολογικών θεραπειών- υπέμεινε σημαντικά και αναπηρικά επεισόδια κατάψυξης περισσότερες από 10 φορές την ημέρα, με αποτέλεσμα να πέφτει συχνά. Αυτά τα επεισόδια τον εμπόδισαν να περπατήσει στην κοινότητά του και τον ανάγκασαν να βασιστεί σε ένα σκούτερ για να κυκλοφορεί έξω. Σε προηγούμενη έρευνα, ο Walsh και η ομάδα του χρησιμοποίησαν τη βελτιστοποίηση ανθρώπινου κύκλου για να αποδείξουν ότι μια μαλακή φορητή συσκευή θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να αυξήσει την κάμψη του ισχίου και να βοηθήσει στην στροφή του ποδιού προς τα εμπρός για να παρέχει μια αποτελεσματική προσέγγιση για τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας κατά το περπάτημα σε υγιή άτομα. Εδώ, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν την ίδια προσέγγιση αλλά για να αντιμετωπίσουν το πάγωμα.
Η φορητή συσκευή χρησιμοποιεί ενεργοποιητές με καλώδιο και αισθητήρες που φοριούνται γύρω από τη μέση και τους μηρούς. Χρησιμοποιώντας δεδομένα κίνησης που συλλέγονται από τους αισθητήρες, οι αλγόριθμοι εκτιμούν τη φάση του βαδίσματος και δημιουργούν βοηθητικές δυνάμεις παράλληλα με την κίνηση των μυών. Το αποτέλεσμα ήταν στιγμιαίο. Χωρίς καμία ειδική εκπαίδευση, ο ασθενής ήταν σε θέση να περπατήσει χωρίς να παγώσει σε εσωτερικούς χώρους και μόνο με περιστασιακά επεισόδια σε εξωτερικούς χώρους. Ήταν επίσης σε θέση να περπατήσει και να μιλήσει χωρίς να παγώσει, κάτι σπάνιο χωρίς τη συσκευή. «Η ομάδα μας ήταν πραγματικά ενθουσιασμένη που είδε τον αντίκτυπο της τεχνολογίας στο περπάτημα των συμμετεχόντων», δήλωσε ο Jinsoo Kim, πρώην Ph.D. φοιτητής στο SEAS και συν-επικεφαλής συγγραφέας στη μελέτη. Κατά τη διάρκεια των επισκέψεων μελέτης, ο συμμετέχων είπε στους ερευνητές: “Το κοστούμι με βοηθά να κάνω μεγαλύτερα βήματα και όταν δεν είναι ενεργό, παρατηρώ ότι σέρνω τα πόδια μου πολύ περισσότερο. Με έχει βοηθήσει πραγματικά και νιώθω ότι είναι ένα θετικό βήμα προς τα εμπρός. Θα μπορούσε να με βοηθήσει να περπατήσω περισσότερο και να διατηρήσω την ποιότητα της ζωής μου». “Οι συμμετέχοντες στη μελέτη μας που διαθέτουν εθελοντικά τον χρόνο τους είναι πραγματικοί εταίροι”, δήλωσε ο Walsh. «Επειδή η κινητικότητα είναι δύσκολη, ήταν μια πραγματική πρόκληση για αυτό το άτομο να έρθει ακόμη και στο εργαστήριο, αλλά επωφεληθήκαμε τόσο πολύ από την οπτική και τα σχόλιά του». Η συσκευή θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για την καλύτερη κατανόηση των μηχανισμών του παγώματος της βάδισης, κάτι που είναι ελάχιστα κατανοητό. «Επειδή δεν καταλαβαίνουμε πραγματικά το πάγωμα, δεν ξέρουμε πραγματικά γιατί αυτή η προσέγγιση λειτουργεί τόσο καλά», είπε ο Έλις. “Αλλά αυτή η εργασία προτείνει τα πιθανά οφέλη μιας λύσης “από κάτω προς τα πάνω” αντί “από πάνω προς τα κάτω” για τη θεραπεία του παγώματος βάδισης. Βλέπουμε ότι η αποκατάσταση σχεδόν φυσιολογικής εμβιομηχανικής αλλάζει την περιφερειακή δυναμική του βαδίσματος και μπορεί να επηρεάσει την κεντρική επεξεργασία του βαδίσματος έλεγχος.” Η έρευνα συντάχθηκε από τους Jinsoo Kim, Franchino Porciuncula, Hee Doo Yang, Nicholas Wendel, Teresa Baker και Andrew Chin. Οι Asa Eckert-Erdheim και Dorothy Orzel συνέβαλαν επίσης στο σχεδιασμό της τεχνολογίας, καθώς και η Ada Huang και η Sarah Sullivan διαχειρίστηκαν την κλινική έρευνα.
